[发明专利]D-丝氨酸酶法转化制备方法

说明书

一、技术领域

本发明属于医药生物技术领域，具体涉及D-丝氨酸酶法转化制备方法。

二、背景技术

D-丝氨酸是一种重要的手性中间体，在新药研究、有机合成和多肽合成等领域的应用正引起人们越来越多的关注。同时，D-丝氨酸也广泛应用于医学研究中，以D-丝氨酸为中心的研究已经成为目前神经科学领域的热点之一。例如，D-丝氨酸不仅用于合成治疗结核病的特效药D-环丝氨酸，还可作为制备其它医药中间体的重要原料。另外D-丝氨酸还可显著改善孤独症病人的社交退缩，并可用于治疗精神分裂症等脑疾病。

D-丝氨酸很难从自然界中获得，目前研究或产业化一般通过拆分外消旋丝氨酸的方法制备，拆分的方法有生物酶法、化学拆分法和物理拆分法。

1、生物酶法

生物酶法制备D-丝氨酸又可分为生物酶拆分法和生物酶合成法。

Ikeda等(US7186532，2007)利用具有较高L-丝氨酸脱氨酶活性的微生物作用于DL-丝氨酸，通过选择性降解L-丝氨酸而获得D-丝氨酸。

池田创等(CN1531599，2004)利用高活性的L-丝氨酸脱氨酶重组菌株与含有DL-丝氨酸的介质混合分解L-丝氨酸，然后从该介质中提取残存的D-丝氨酸。

日本专利(Japanese Published Unexamined Patent Application No.64-2594)报导在含有DL-丝氨酸的培养基中培养假丝酵母属(Candida)、球拟酵母属(Torulopsis)或隐球菌属(Cryptococcus)等能同化L-丝氨酸而不同化D-丝氨酸的微生物，从培养液中分离D-丝氨酸。

日本专利(Japanese Published Unexamined Patent Application No.5-91895)使具有酪氨酸酶活性的微生物与含有DL-丝氨酸和酚的反应液互相作用，将L-丝氨酸转换成L-酪氨酸，提取残存的D-丝氨酸。

2008年，庞敏等(食品与发酵工业，2008)利用E.coli Blt7-A的色氨酸酶酶促转化DL-丝氨酸，将DL-丝氨酸的拆分和L-色氨酸的合成同步化。朱延新等(CN1834257，2006)用乙酰甘氨酸为起始原料，制备乙酰-DL-丝氨酸，再用酰化酶或蛋白酶拆分得到D-丝氨酸。

安乐城正等(CN101040047，2007)发现一种具有由甲醛和甘氨酸合成D-丝氨酸活性的新型酶DNA并构建了该酶的基因工程菌，能够利用100mM甘氨酸和甲醛以70％以上的高反应收率合成D-丝氨酸。

日本专利(Japanese Published Unexamined PatentApplication No.61-152291)公开报导了通过微生物作用，由DL-羟甲基乙内酰脲生成N-氨基甲酰基-D-丝氨酸，然后水解得到D-丝氨酸的方法。

以上提及酶法制备D-丝氨酸的方法存在酶活低，L-丝氨酸分解不完全，需要进行DL-丝氨酸分离，生成的D-丝氨酸浓度低等不利因素，用作D-丝氨酸工业生产都有难度。

2、化学拆分法

2005年，秦为民等(化学试剂，2005)以2-N-(N’-苄基)脯氨酰-氨基-二苯甲酮甘氨酸席夫碱Ni(II)复合物与聚甲醛反应，生成2-N-(N’-苄基)脯氨酰-氨基-二苯甲酮丝氨酸席夫碱Ni(II)复合物，经水解制备了D-或L-丝氨酸。

2007年，吴刘洋等(氨基酸和生物资源，2007)以DL-丝氨酸为原料经过酯化、拆分和水解制备D-丝氨酸，总收率为74.8％，光学纯度达到98％以上。

2、物理拆分法

2007年，Seung-Hee Son等(Journal of Applied Polymer Science，2007)运用传统的制备反渗透膜的界面聚合技术制备了分子印迹复合膜，该膜能够有效的选择透过D-丝氨酸。当光学拆分外消旋丝氨酸时，D-丝氨酸的扩散速率比L-丝氨酸快，复合膜中的D-丝氨酸浓度会随着时间的延长而增加，当操作时间达60h时复合膜中丝氨酸对映体过量值为80％左右。

马云峰等(CN1900052，2007)以诱导结晶法制备左旋丝氨酸和右旋丝氨酸，收率96％以上。

三、发明内容

D-丝氨酸酶法转化制备过程中，反应条件温和，L-色氨酸合成酶专一性强，转化效率高，提取工艺简单，且产生高附加值的L-色氨酸。本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种高效、低成本的D-丝氨酸及L-色氨酸的制备方法。

本发明可以通过以下技术方案来达到：

D-丝氨酸酶法转化制备方法，其步骤为：